Estrazione a stadio singolo ESEMPIO 100kg di semi di soia contenenti il 18 % in peso di olio sono messi in un recipiente contenente due volte il peso iniziale della soia di esano. Il rapporto di imbibizione è pari a 0.5. Calcolare la resa di estrazione se si considera che siano raggiunte le condizioni di equilibrio. Determinare la quantità di soluto e solvente nella matrice esausta.
Olio Solidi Inerti Esano F 18 82 / S / / 200 E m / n W o 82 p
Rapporto di imbibizione: 0.5 o p 82 o p 41kg W 123kg
Bilancio totale: 100 200 123 E 177kg E Condizione di equilibrio: 18 x eq. 0.0826 18 200 m 0.0826177 14.62kg n 177 14.62 162.38kg
Bilancio soluto: 18 14.62 o o 3.38kg Bilancio solvente: 200 162.38 p p 37.62kg
14.62 resa% 100 18 81.22
Estrazione a stadi multipli in discontinuo ESEMPIO Un estrattore singolo è utilizzato per estrarre olio da semi di girasole, costituiti dall 80% di solidi insolubili e 20% di olio. 150 kg di semi vengono addizionati di una quantità doppia di un solvente organico. Dopo un certo periodo in cui si raggiungono condizioni di equilibrio l estratto viene rimosso e viene introdotto solvente fresco sempre in quantità doppia rispetto ai semi. Facendo l ipotesi che il peso dei semi rimane costante durante tutta l operazione, calcolare la resa di estrazione.
Olio Solidi Inerti Esano F 30 120 / S / / 300 E m / n W o 120 p
Bilancio totale: 150 300 150 E 300kg E Condizione di equilibrio: 30 x eq. 0.091 30 300 m 0.091300 27.3kg n 300 27.3 272.7kg
Bilancio soluto: 30 27.3 o o 2.7kg Bilancio solvente: 300 272.7 p p 27.3kg
Olio Solidi Inerti Esano F 2.7 120 27.3 S / / 300 E m / n W o 120 p
Bilancio totale: 150 300 150 E 300kg E Condizione di equilibrio: 2.7 x eq. 2.7 300 m 0.082300 0.0082 27.3 2.46kg n 300 2.46 297.54kg
Bilancio soluto: 2.7 2.46 o o 0.25kg Bilancio solvente: 300 27.3 297.54 p p 29.76kg
27.3 2.46 resa% 100 30 99.2
Estrazione a stadi multipli in continuo (A+C) h+1 E C 1 C 2 C 3 C h+1 S C n+1 1 2 h n F C 1 C 2 C 3 C h+1 W C n+1 (A +C ) h+1
1 ' ' 1 ' ' 1 ' 1 ' 1 1 1 1 1 n h n n h n h h h C A C A C A C C C C A C x
Estrazione a stadi multipli in continuo ESEMPIO Si vuole estrarre zucchero da 1000 kg di barbabietole adoperando un impianto a stadi multipli. Le barbabietole contengono inizialmente il 25% di zucchero. Si adoperano per il processo 1000 kg di acqua a 50 C. Il rapporto di imbibizione nei vari stadi del processo è di 1:2. Calcolare quanti stadi di equilibrio sono necessari per estrarre il 99% dello zucchero dalle barbabietole. Ricalcolare il numero di stadi teorici nell ipotesi di utilizzare 2000kg di acqua.
(A+C) h+1 E C 1 C 2 C 3 C h+1 S C n+1 1 2 h n F C 1 C 2 C 3 C h+1 W C n+1 (A +C ) h+1
Zucchero Matrice Acqua F 250 750 / S / / 1000 E 247.5 / y W 2.5 750 x
R=0.5=(2.5+x)/750x=372.5 kg; y=627.5 kg x1=247.5/(247.5+627.5)=0.28 Cn+1=0 C n+1=2.5 (A+C)n+1=1000 (A +C )n+1=375
0.28=C 2 /(0.5*750)C 2 =105 kg x 2 =0.11 C 3 =41.25 kg x 3 =0.039 C 4 =14.62kg x 4 =0.012 C 5 =4.55 kg x 5 =0.002 C 6 =0.77 kg N=5
ESEMPIO Un impianto di estrazione è costituito da tre stadi di equilibrio e si vuole verificare se è idoneo per realizzare l estrazione dello zucchero da barbabietole. Le barbabietole contengono il 20% di zucchero ed il 60 % di acqua. Per essere economicamente valido l operazione deve trattare 200 kg/h di barbabietole ed assicurare l estrazione del 95% dello zucchero inizialmente presente nelle barbabietole e produrre un estratto contenente non meno del 35% di zucchero. Come solvente viene adoperata una corrente di acqua calda a 60 C. In uscita da ogni stadio di equilibrio le fettucce di barbabietole riducono il proprio peso del 5 %. Verificare se l impianto così configurato è idoneo oppure no ad effettuare l operazione desiderato
Zucchero Matrice Acqua F 40 40 120 S / / z E 38 / 70.57 W 2 40 x
W 1 =190kg/h;W 2 =180.5 kg/h W=171.47kg x=171,47-42=129,47 kg Bilancio di materia parziale solvente: 120+z=129,47+70,57 z=80,04 kg
x 3 ' 3 2.98 140.5 ' 2 3.94 150 Estrazione Solido-Liquido 0.011 C C 2 2 171.47 80.04 2.98kg x 2 3.94 kg 0.026 h h 180.5 40 171.47 40 x 1 0.011 80.04 0 C ' 3 2 0 C ' 2 2 190 40 171.47 40 L impianto non è idoneo.
ESEMPIO Da svolgere a casa Si vuole estrarre zucchero da 500 kg di barbabietole adoperando un impianto a stadi multipli. Le barbabietole contengono inizialmente il 20% di zuccheri solubili, il 15 % di acqua e la restante parte è formata da sostanze insolubili in acqua. Si adoperano per il processo 1000 kg di acqua a 50 C. Il rapporto di imbibizione nei vari stadi del processo è di 1:1. Calcolare quanti stadi di equilibrio sono necessari per estrarre il 99,9 % dello zucchero dalle barbabietole.
ESEMPIO (da svolgere a casa) Ortaggi conservati in salamoia devono essere dissalati prima di utilizzarli per la preparazione di una conserva alimentare. 100 kg/h di ortaggi, contenenti il 12% di sale e il 60%di acqua, sono inviati in un sistema di estrazione a stadi multipli. Come solvente si invia in controcorrente acqua ad una portata pari a 200 kg/h. Il peso degli ortaggi resta costante durante tutta l operazione. Al termine dell operazione gli ortaggi devono contenere non più del 3% di sale, calcolare il numero di stadi di equilibrio necessari.
ESEMPIO (da svolgere a casa) In un estrattore continuo in controcorrente avente un efficienza pari a 5 stadi teorici vengono trattate 4 t/ora di un seme oleaginoso contenente il 25 % di olio. Il rapporto di imbibizione, costante ed indipendente dalla concentrazione di olio in soluzione, è 30 parti in peso di fase liquida in 70 parti in peso di solidi. Se si alimentano 2 t/ora di solvente qual è la percentuale di olio effettivamente estratta?